特許 7430228 伝達装置を有する動力付き外科用ツール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-01

(45)【発行日】2024-02-09

(54)【発明の名称】伝達装置を有する動力付き外科用ツール

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/32 20060101AFI20240202BHJP

   A61B 17/88 20060101ALI20240202BHJP

【ＦＩ】

A61B17/32 510

A61B17/88

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022139040

(22)【出願日】2022-09-01

(65)【公開番号】P2023036060

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】63/239,698

(32)【優先日】2021-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/273,115

(32)【優先日】2021-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/893,789

(32)【優先日】2022-08-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507400686

【氏名又は名称】グローバス メディカル インコーポレイティッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】ピーター エル．ボノ

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ ディー．ラーク

(72)【発明者】

【氏名】マーシャル エリック フィンリー

(72)【発明者】

【氏名】コーリー フライマーク

【審査官】北村 龍平

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１７０６６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０４０６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１１７２４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０６１６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２７３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １７／００ － １７／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外科用ツールのための振動駆動機構であって、
モータであって、前記モータ内に回転可能に固定されたロータと、それとともに回転するように前記ロータに固定されたシャフトと、を有する、モータと、
前記ロータ及びシャフトとともに回転するように前記シャフトに固定されたクランクアセンブリハブと、
前記クランクアセンブリハブに固定されたリンクであって、前記リンクの長手方向軸が、前記モータの前記シャフトの長手方向軸に対して鋭角に位置付けられており、そのため、前記リンクの前記長手方向軸と前記モータの前記シャフトの長手方向軸とが当該シャフトの遠位端を超える点で交差する、リンクと、
前記モータの前記シャフトの前記長手方向軸と前記リンクの前記長手方向軸との交差点に位置付けられた枢動シャフトであって、前記クランクアセンブリハブの回転中に、前記リンクの前記長手方向軸が前記モータの前記シャフトの前記長手方向軸の周りを回転することを可能にしながら、前記リンクの長手方向軸の周りの前記リンクの回転を阻止するように構築及び配置されている、枢動シャフトと、
弓状ラックギアを含むシャトルであって、前記弓状ラックギアが、前記クランクアセンブリハブの回転が前記枢動シャフトの周りの前記弓状ラックギアに往復回転運動を提供するように、前記リンクに固定されている、シャトルと、
前記弓状ラックギアと噛み合っているギアであって、前記ギアが、出力シャフトに固定されている、ギアと、を備え、
前記モータの回転運動が、回転振動運動を前記出力シャフトに誘発する、外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項2】

前記クランクアセンブリハブが、前記リンクを回転可能に支持するための少なくとも１つの軸受を含む、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項3】

前記クランクアセンブリハブが、孔を含み、前記孔が、前記リンクの前記長手方向軸に沿って延在し、前記少なくとも１つの軸受の外径と協働するようにサイズ決定されており、前記リンクが、前記少なくとも１つの軸受の内部孔と協働するようにサイズ決定されたシャフト部分を含む、請求項２に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項4】

前記孔が、２つの軸受と協働するのに十分な深さを有し、前記リンクの前記シャフト部分が、前記２つの軸受の前記孔を通って延在するのに十分な長さを有する、請求項３に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項5】

前記クランクアセンブリハブが、孔を含み、前記孔が、前記リンクの前記長手方向軸に沿って延在し、リンクシャフトが、前記孔内の前記リンクに固定されており、前記リンクシャフトが、前記少なくとも１つの軸受の内部孔と協働するようにサイズ決定されており、前記リンクが、その長手方向軸に沿ってリンク孔を含み、前記リンク孔が、前記リンクを支持するために前記少なくとも１つの軸受の外径と協働するようにサイズ決定されている、請求項２に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項6】

前記リンクシャフトが、２つの軸受と協働するために十分な長さを有し、前記リンク孔が、前記２つの軸受と協働して前記リンクを支持するのに十分な長さを有する、請求項５に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項7】

前記枢動シャフトが、少なくとも１つの軸受の内部孔と協働するようにサイズ決定されており、前記少なくとも１つの軸受の外径が、前記リンクと協働している、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項8】

前記リンクが、一対の離間したアームによって前記シャトルに取り付けられており、前記アームが各々、アーム軸受を有し、前記アーム軸受が、前記アーム軸受内に回転可能に受容されるリンクシャフトを内部に受容する、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項9】

前記リンクは、一対の軸受が装着されている貫通孔を含む、ヘッド部分を有し、前記シャトルは、第２枢動シャフトが、前記軸受内に回転可能に装着されており、かつ前記リンクを前記シャトルに取り付ける、孔を有する、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項10】

前記モータを前記出力シャフトに動作可能に結合させる、伝達機構を含み、前記伝達機構が、２つの動作モードを提供するための複数の駆動機構を含み、第１の動作モードにおいて、前記モータの前記ロータの回転による前記クランクアセンブリハブの回転が、前記シャトル及び前記弓状ラックギアの往復回転をもたらして、前記出力シャフトの振動回転移動を提供し、第２の動作モードにおける前記伝達機構の動作が、前記出力シャフトへの継続的な回転運動を提供する、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項11】

前記第２の動作モードにおいて、前記伝達機構が、所定のギア減速を提供して、所定のロータ回転速度を与えられた前記出力シャフトの所望の出力回転速度を提供するように構築及び配置されたギアの様々な組み合わせを含む、請求項１０に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項12】

前記クランクアセンブリハブに、前記モータの前記シャフトが前記ロータを回転させるときに回転することになるギア部分が提供され、前記ギア部分が、第１のギアと噛み合い、前記第１のギアが、第２シャフト上に装着され、前記第２シャフトが、次いで一対の軸受を介して回転可能に支持され、ギアが、一対の軸受を介して、ハウジングによって回転可能に担持される第３シャフトを介して回転可能に装着されている、第２のギアと駆動係合し、前記ギアが、出力ギアに結合され、前記出力ギアが、それとともに同時回転をもたらす様式で前記ギアに固定され、出力ギアが、第４シャフトを介して、前記ハウジング内に回転可能に装着されるギアと駆動係合され、前記第４シャフトが、一対の軸受によって前記ハウジング内に回転可能に装着され、ギアもまた、前記第４シャフトに装着されて、前記ギアとともに回転し、ギアと噛み合う、請求項１１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項13】

前記モータが、前記モータの回転方向を制御するためのスイッチを含み、前記スイッチが、前記出力シャフトの時計回り回転のための第１の位置と、前記出力シャフトの反時計回り回転のための第２の位置と、を有する、請求項１０に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項14】

前記モータ及び当該モータの前記シャフトの配向が、前記出力シャフトの前記配向に対して８０～１２０度の角度である、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【請求項15】

前記モータ及び当該モータの前記シャフトの配向が、前記出力シャフトの前記配向に対して９０度の角度である、請求項１に記載の外科用ツールのための振動駆動機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権主張）
本出願は、２０２１年１０月２８日に出願された米国仮特許出願第６３／２７３，１１５号、及び２０２１年９月１日に出願された米国仮特許出願第６３／２３９，６９８号に対する優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本発明は、切断、掘削、及び研削のために使用可能な回転手持ち式外科用ツールに関する。

【背景技術】

【0003】

手術のための動力付き回転ツールは、当該技術分野で周知である。多くの外科医は、それらが、掘削、切断、及び研削などの特定の外科的処置、特に整形外科的処置のために、不可欠であると考えている。それらは、外科的処置がもたらされ得るように、外科手術部位で骨などの組織を修正するために使用される。そのようなツールは、典型的には、電気モータなどの外部動力付きモータによって回転されるツールヘッド又はエンドエフェクタを含む。ツールヘッドは、モータのロータに動作可能に結合された細長いシャフトの一部である。モータのロータは、ツールヘッド及びそのシャフトの回転をもたらす。回転ツールヘッドは、何らかの外科手術、例えば、掘削、切断、及び研削をもたらすために使用される。エフェクタの回転をもたらすためにモータロータの電力供給を選択的にもたらすために、アクチュエータが提供される。

【0004】

そのようなツールは、高価であり、多数の部品があるため、再利用のために滅菌するのが困難かつ高価であり、多くの場合、部分的又は完全な分解を必要とする。また、ツールは、組織修正ツールヘッドなどの分離可能な部品を有する。組織を除去することに加えて、そのような動力付きツールは、ねじなどの締結具を設置するなどの、他の外科的工程のために使用される。ツールを容易に滅菌することができない場合、ツールは使用後に廃棄され、手術の費用を増加させる。したがって、別個の動力付きツールが使用される場合、複数のツールを滅菌又は廃棄する必要がある。

【0005】

先行技術は、患者の骨、軟骨、及び椎間板などの組織を修正するように適合された回転カッターを有する外科用ツールを提供している。しかし、そのようなツールは、カッターが筋肉及び神経などの線維組織に遭遇した場合に問題を提示する。そのような繊維組織は、カッターの周りに巻き付き、それによって損傷を受ける可能性がある。先行技術はまた、そのような外科的処置のために振動回転ツールも提供したが、回転中にカッターの振動をもたらすために使用される機構は、振動をもたらすために使用される機構に起因して滑らかに動作しない。そのような振動ツールの進歩は、我々の同時継続出願：２０１２年５月１１日に出願された「Ｒｏｔａｒｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｂｏｎｅ，Ｃａｒｔｉｌａｇｅ，ａｎｄ Ｄｉｓｋ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｔｏｏｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」と題する米国非仮特許出願第１３／４６９，６６５号（現在は特許第１０，１９４，９２２号として２０１９年２月５日に発行されている）、２０１３年４月１８日に出願された、「Ｒｏｔａｒｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｂｏｎｅ，Ｃａｒｔｉｌａｇｅ，ａｎｄ Ｄｉｓｋ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｔｏｏｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」と題する国際出願第ＵＳ２０１３／０３７０７１号、２０１２年１０月８日に出願された、「Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｂｏｎｅ，Ｃａｒｔｉｌａｇｅ，ａｎｄ Ｄｉｓｋ Ｒｅｍｏｖａｌ」と題する米国非仮特許出願第１３／６４７，１０１号（現在は特許第９，２３２，９５３号として２０１６年１月１２日に発行されている）、２０１３年１０月３日に出願された、「Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｂｏｎｅ，Ｃａｒｔｉｌａｇｅ，ａｎｄ Ｄｉｓｋ Ｒｅｍｏｖａｌ」と題する国際出願第ＵＳ２０１３／０６３１８２号、２０１７年２月１７日に出願された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｔｏｏｌ」と題する米国仮特許出願第６２／４６０，４８１号、２０１８年２月１３日に出願された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｔｏｏｌ」と題する米国非仮特許出願第１５／８９５，３５２号、及び２０１８年２月１６日に出願された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｔｏｏｌ」と題する米国非仮特許出願第１５／９３２，３６１号、２０１６年１１月１７日に出願された、「Ｒｏｔａｒｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ」と題する米国仮特許出願第６２／４２３，６２４号、及び２０１７年１１月１６日に出願された「Ｒｏｔａｒｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ」と題する米国非仮特許出願第１５／８１４，８９１号、２０１６年１１月１７日に出願された、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国仮特許出願第６２／４２３，６５１号、２０１６年１１月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／４２３，６７７号、及び２０１７年１１月１７日に出願された「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国非仮特許出願第１５／８１６，８６１号によって代表される。

【0006】

そのようなツールは、典型的には小型で軽量であり、駆動機構のための空間はほとんどない。それらは、外科医による切断効率及び制御のために高い切断速度で動作する傾向がある。振動は、少なくとも毎分約１０，０００振動（毎分５，０００回）程度であり、毎分３０，０００～５０，０００振動又はそれ以上の高さであり得る。振動は、１つの回転位置から他の回転極までの、カッターなどの組織修正デバイスの移動である。カッター構成及び除去されている材料は、組織修正デバイスの動作速度を決定することになる。高速及び精密な配置及び切断の必要性のために、ツールは、振動をほとんど伴わない動作において滑らかである必要がある。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、ツールヘッド（エフェクタ）を選択的に回転させて、外科的処置中に組織修正をもたらし、エンドエフェクタの単純な交換及び駆動セレクタのシフトによる締結具ドライバとしての使用も可能にする動力付き外科用ツールに関する。

【0008】

したがって、エンドエフェクタを組織修正デバイスから締結具ドライバに交換することを可能にする出力シャフトを有する回転外科用ツールを提供することが望ましい。

【0009】

出力シャフトの高速組織修正駆動モードから低速高トルク締結具駆動へのシフトを可能にする伝達装置を有するそのような回転外科用ツールを提供することが更に望ましい。

【0010】

締結具駆動のための出力シャフトの駆動回転を選択することを可能にする、そのような外科用ツールを提供することがまた更に望ましい。

【0011】

高効率、低発熱、及び高信頼度を有する振動機構を提供することがまた更に望ましい。

【0012】

本発明の他の目的及び利点は、例解及び例示として、本発明の特定の実施形態が記載される、任意の添付の図面と併せて、以下の説明から明らかになるであろう。本明細書に含まれる任意の図面は、本明細書の一部を構成し、本発明の例示的な実施形態を含み、それらの様々な目的及び特徴を例解する。

【0013】

（先行技術の説明）
そのような回転ツールの例としては、米国特許第４，６４６，７３８号、同第５，７３５，５３５号、同第７，０６６，９４０号、及び米国特許公開第２０１４／０２４６０４７号に開示されているものが挙げられる。米国特許第４，６４６，７３８号は、非常に複雑である電気モータ動力付きツールであり、滅菌のために使用後に分解する必要がある。米国特許第５，７３５，５３５号は、複雑でもある電気モータ動力付きツールであり、滅菌のために使用後に分解を必要とし、ツールヘッドを保持するためにチャックを使用する。米国特許第７，０６６，９４０号はまた、先で言及される２つのツールのように、複雑であり、滅菌のために分解を必要とし、分離可能な切断ツールヘッドを有する電動ツールでもある。米国特許出願公開第２０１４／０２４６０４７号は、異なるタイプの動力付き外科用ツールを例解しているが、回転切断ツールを使用するように構造化されていない。前述のツールと同様に、滅菌のために分解を必要とし、構造において非常に複雑である。

【0014】

長年にわたって進歩がなされてきているが、それらの使用を簡素化し、単一の動力付きツールに組織修正及びねじ設置機能の両方を提供する回転外科用ツールの当該技術分野において進歩を提供するより単純な外科用ツールを提供していない。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】組織修正及び締結具に使用可能な外科用ツールの、内部詳細を示すために一部分を破断した等角図である。

【図2】エンドエフェクタの振動回転をもたらすために使用可能な第１の駆動機構の一部分の等角図である。

【図3】エンドエフェクタの振動回転をもたらすために使用可能な第２の駆動機構の一部分の等角図である。

【図4】エンドエフェクタの振動回転をもたらすために使用可能な第３の駆動機構の一部分の等角図である。

【図5】エンドエフェクタの振動回転をもたらすために使用可能な第４の駆動機構の一部分の等角図である。

【図6】出力シャフトの振動回転をもたらすように構成されて示されている出力シャフトの交互に振動及び非振動回転をもたらすために使用可能な伝達装置の部分等角図である。

【図7】出力シャフトの非振動回転をもたらすように構成されて示されている図６の伝達装置の部分側面図である。

【図8】出力シャフトの振動回転をもたらすように構成されて示されている図６の伝達装置の部分側面図である。

【図9】３つの形態のエンドエフェクタの等角図である。

【図10】内部駆動構成要素を示す外科用ツールの第２の形態の部分側面図であり、いくつかの構成要素が概略的に示されている。

【図11】内部駆動構成要素を示す第３の形態の外科用ツールの部分側面図であり、いくつかの構成要素が概略的に示されている。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１を参照すると、参照番号１１は、概して、様々な内部構成要素、例えば、概して１７で指定された伝達装置に動作可能に接続されたモータ１５を囲み、支持するように適合された外部ハウジング１３を有する、動力で動作する外科用ツールを指定しており、伝達装置は、モータ１５を、ツールカプラ２１を担持する出力シャフト１９に動作可能に結合する。好ましい実施形態では、モータ１５は、例えば、電源コード２３によって電源に動作可能に結合された電気モータである。ハウジング１３には、外科用ツール１１を制御するために外科医が把持するための付属ハンドル２４が提供され得る。ハウジング１３は、ポリマー（多くの場合、プラスチックと称される）材料で形成され得、成形によって形成され得る。好ましくは、ハウジング１３は、締結具２５によって互いに好適に固定される２つの半体を組み合わせることによって形成される。外科医によってアクセス可能な様々な制御は、ツール１１の動作モードを選択するために提供され、オンオフ電力スイッチ２７と、伝達装置動作モードセレクタ２９と、反転スイッチ３１と、を含み得る。

【0017】

図２～図５は、モータ１５と以下で説明される振動回転駆動機構３５との間のカプラの４つの形態を例解している。駆動機構３５は、止めねじ４１と同様に、シャフト３７に好適に装着されたクランクアセンブリハブ３９と同様に、モータ１５のシャフト３７に結合されている。駆動機構３５はまた、シャフト３７の周りを回り、回転可能に装着されたシャトル４５に取り付けられているリンク４３Ａも含む。シャトル４５は、シャトルの振動回転を通じてギア４７の往復運動をもたらす弓状ラックギア４７を含む。図示されるように、シャトル４５は、ハウジング１１内に装着された軸受４９のようにシャトル４５に固定されたシャフト４６を介してハウジング１３に回転可能に装着される（図７を参照）。図２～図５に示される駆動機構の４つのバージョン間の違いは、リンク４３がシャトル４５にどのように取り付けられるかである。図２に見られるように、リンク４３Ａは、モータ１５の出力シャフト３７の長手方向軸に対して鋭角に位置付けられた孔５５内に装着された軸受５３内に摺動可能に装着されているように、ハブ３９に回転可能かつ往復運動可能に装着されるシャフト部分５１を含む。ボール軸受５３が示されているが、スリーブ軸受などの任意の好適な軸受を使用することができる。リンク４３Ａは、締結具６１と同様にシャトル４５に装着された軸受５９内に回転可能に装着されることによって、シャトル４５に取り付けられる。それによって、モータ１５のロータの回転により、シャフト４６の周りでギアセグメント４７の振動移動をもたらす。

【0018】

図３は、クランクアセンブリハブ３９とシャトル４５の結合の第２の形態を例解している。この実施形態では、シャフト６２はハブ３９に装着され、ハブ３９内の孔６３内に延在する一部分を有する。リンク４３Ｂは、その中に１つ以上の軸受６５が装着されている孔６４を有し、シャフト６２は、軸受６５内に回転可能かつ往復運動可能に装着され、好ましくはハブ３９に固定されている。リンク４３Ｂは、軸受６９を各々有する一対の離間したアーム６７を有することによって、シャトル４５に取り付けられており、軸受６９はその中に、軸受６９内に回転可能に受容され、孔７３内でシャトル４５内に装着されたシャフト７１を受容する。ハブ３９の回転は、ギア４７の振動移動をもたらす。

【0019】

図４は、モータ１５のシャトル４５への結合の第３の形態を例解している。リンク４３Ｃは、一対の軸受８３内に回転可能かつ往復運動可能に装着されたシャフト部分８１を含み、一対の軸受８３は、次いでハブ３９内の孔８５内に装着される。図示されるように、リンク４３Ｃは、シャフト部分８１に固定されたヘッド部分８７を有し、一対の軸受９１が装着される貫通孔８９を有する。シャトル４５は、孔９３を有し、孔９３は、一方の端部で閉じて示され、枢動シャフト９５が装着されている。シャフト９５は、軸受９１内に回転可能に装着され、リンク４３Ｃをシャトル４５に取り付ける。図示されるように、ヘッド部分８７は、ヘッド部分８７とシャトル４５との間の相対的な移動をもたらすのに十分な空間でシャトル４５内のキャビティ９７内に受容される。ハブ３９の回転は、ギア４７の振動移動をもたらす。

【0020】

図５は、モータ１５のシャトル４５への接続の第４の形態を例解している。それは、ハブ３９へのシャフトの装着を除いて、図３に示される接続の形態と同様である。シャトル４５は、軸受６９内に装着されたシャフト７１を介してリンク４３Ｄに取り付けられ、軸受６９は、次いで、それぞれのアーム６７に装着される。リンク４３Ｄは、シャフト部分１０１を含み、シャフト部分１０１は、次いで、軸受１０２内に摺動可能かつ回転可能に装着され、軸受１０２は、次いで、孔１０３内に装着される。ハブ３９の回転は、ギア４７の振動移動をもたらす。

【0021】

動作中、モータ１５のロータ１０５の回転によるハブ３９の回転は、以下で説明する目的のためにシャトル４５及びギアセグメント４７の往復回転をもたらす。一実施形態では、モータ１５は、ツール１１が締結具駆動モードにあるときに、スイッチ３１によって（後で説明される目的で）回転方向を選択することができる可逆的モータであり得る。

【0022】

図１、図６、及び図７は、伝達装置１７の更なる詳細を例解しており、伝達装置１７は、１０，０００回／分以上などの高速で出力シャフト１９の振動回転駆動をもたらし、かつ外科的部位への締結具の挿入又は除去のために、出力シャフト１９の低速回転駆動を選択的に交互にするように動作可能である。上で説明される駆動機構３５は、出力シャフト１９の振動回転駆動をもたらす。

【0023】

伝達装置１７は、モータ１５ロータ１０５のシャフト３７の回転を、切断ツール１０９、１１０と同様に組織修正のための出力シャフト１９の振動回転に、又は、椎骨などの患者の骨格要素への締結具（ねじなど）１１１の駆動のための出力シャフト１９の連続回転に選択的に変換するように構築されている（図９を参照）。図６に最良に見られるように、伝達装置１７は、複数の駆動構成要素を含み、概して１２１で指定される少なくとも１つの構成要素が、組織修正のために出力シャフト１９の振動回転をもたらすように動作可能であり、概して１２３で指定される別の構成要素が、締結具１１１を駆動するための出力シャフト１９の連続回転をもたらすように動作可能である。

【0024】

ベベルギアなどのギア１２５は、ギアセグメント４７と噛み合っており、それによって、ハブ３９の回転によって誘発されるギアセグメント４７の振動運動は、軸受１２９、１３１と同様にハウジング１３内に回転可能に装着されたシャフト１２７に装着される。セレクタシャトル１３３は、アクスル１３５上のシャトル１３３の相対的な摺動移動を可能にし、それらの間の相対回転を阻止するように、アクスル１３５上に往復運動可能に摺動可能に装着されている。シャトル１３３は、ベベルギアハブ１４１又は出力ギア１４３に駆動係合して、出力シャフト１９の振動回転又は出力シャフト１９の連続駆動を選択するように各々適合された、対向する端部分１３７、１３９を有する。好ましい実施形態では、端部分１３７は、係合されたときに相対回転を選択的に防止するために、ベベルギアハブ１４１の内部部分と同様にスプライン形成され得る。ギア１４３は、軸受１４４によってハウジング１３内に回転可能に装着される。シャトル１３３は、ハウジング１３内に装着された軸受１４５によって、ハウジング１３内に回転可能かつ長手方向に摺動可能に担持される。図６、図８は、出力シャフト１９の振動回転をもたらす位置にあるシャトル１３３を例解しており、図７は、出力シャフト１９の回転を駆動するための位置にあるシャトル１３３を例解している。アクスル１３５は、ハウジング１３内に装着された前方軸受１５１内に回転可能に装着され、ハウジング１９内に固定されたスラスト軸受１５３に装着されることによって長手方向の移動に制限される。アクスル１３５は、任意の好適な様式で出力シャフト１９に結合され、図示されるように、ねじ付き圧縮嵌合１５５を使用して結合される。出力シャフト１９の近位端は、例えば、出力シャフト１９を支持し、アクスル１３５の前方端部の支持を提供するために、内部に軸受１６３が装着されたねじ付きノーズフィッティング１６１によって、ハウジング１３に装着される。ねじ付きノーズフィッティング１６１には、所望に応じて、出力シャフト１９の周りにシール１６６が提供され得る。

【0025】

図示されるように、セレクタシャトル１３３の移動は、ハウジング１３に装着された、摺動可能に装着されたアクチュエータなどのセレクタデバイス１６７によってもたらされる。セレクタデバイス１６７は、ハウジング１３内に好適に固定されたスライド１６４上に移動可能に装着され得る。セレクタデバイス１６７は、その回転中にシャトル１３３の回転を可能にしながら、フォーク１６５がアクスル１３５上のシャトル１３３の前方及び後方移動をもたらすことを可能にする、環状溝１６８内に受容されたフォーク１６５を含む。

【0026】

伝達装置１７には、出力シャフト１９の連続回転という第２の選択的動作モードをもたらすための構造が提供される。出力シャフト１９の振動回転をもたらす上で説明される駆動要素に加えて、伝達装置１７は、例えば、ねじ又は他のタイプの締結具１１１を駆動するために、出力シャフト１９の連続回転を選択的にもたらすように動作可能である。伝達装置１７のこの部分は、図１、図６、図７、図８に最良に見られる。伝達装置１７のこの部分は、概して１２３で指定され、モータ１０５の回転速度を与えられた出力シャフト１９の所望の出力回転速度を提供するために、所望のギア減速をもたらすために、以下で説明されるギアの様々な組み合わせを含む。以下で説明されるギアは、平ギア、螺旋ギア、他の好適なギア、及びそれらの組み合わせであり得る。

【0027】

図示されるように、ハブ３９には、モータ１５のシャフト３７がそのロータ１０５を回転させるときに回転するギア部分１８３が提供され得る。ここでは、モータ１５は、電気モータ又は圧縮空気動作モータであり得、電気モータが好ましいことに留意されたい。モータ１５は、電源コード２３を介して電源に動作可能に接続され、スイッチ３１は、モータ１５の動作を選択可能にもたらすように動作可能である。例解される構造では、ギア部分１８３は、シャフト１９３上に装着された第１のギア１９１と噛み合っており、シャフト１９３は、次いで一対の軸受１９５を介してハウジング１３内に回転可能に装着される。ギア１９１は、第２のギア１９７と駆動係合し、第２のギア１９７は、一対の軸受２０１を介してハウジング１３によって回転可能に担持されたシャフト１９９を介してハウジング１３内に回転可能に装着される。次いで、ギア１９７は、出力ギア２０７に結合され、出力ギア２０７は、ギア１９７に、それと同時回転をもたらす様式で固定される。ギア２０７は、次いで、ギア２０９と駆動係合され、ギア２０９は、シャフト２１３を介してハウジング１３内に回転可能に装着され、シャフト２１３は、一対の軸受２１５によってハウジング１３内に回転可能に装着される。ギア２２１はまた、シャフト２１３に装着されて、ギア２０９とともに回転し、ギア１４３と噛み合う。セレクタデバイス１６７が例解された構造（図７）の前方位置に移動されると、ギア１４３は、シャフト１３５に駆動結合され、ギア１２５は、アクスル１３５との駆動係合から切り離され、それによって、アクスル１３５は、ギア１９１、１９７、２０９、及び２２１とともにギア１４３によって駆動される。このギアトレインのギア比は、モータ１５によって出力シャフト１９の所望の出力回転速度を提供するようなものである。所望に応じて、スイッチ３１を使用して、モータ１５の回転方向を逆にして、締結具挿入又は締結具抽出のいずれかを提供することができる。

【0028】

図９は、出力シャフト１９の遠位端部分を示している。出力シャフト１９は、ツールカプラ２１を含み、ツールカプラ２１は、出力シャフト１９に異なるエンドエフェクタを取り外し可能に装着し、連続回転又は振動回転のいずれかの回転中にエンドエフェクタと出力シャフト１９との間の相対回転を阻止するように動作可能である。図示されるように、エンドエフェクタ１０９は、骨などの硬組織を除去するように動作可能であり、カプラ２１に装着され得る。また、図示されるように、締結具１１１は、カプラ２１に取り外し可能に装着され得、出力シャフト１９は、椎骨などの手術部位の一部分への締結具１１１の挿入（又は除去）をもたらすように動作可能である。また、軟部組織除去エンドエフェクタ１１０は、カプラ２１に取り外し可能に装着され得る。エンドエフェクタ１０９、１１０、及び１１１は、当該技術分野において既知であるように、カプラ２１に取り外し可能に装着され、ボール及び戻り止め構成２３１によって適所に保持され得る。当該技術分野においても既知であるように、相対回転は、エンドエフェクタ１０９、１１０、１１１のシャンク部分２３５内の対応するスプライン部分（図示せず）と係合可能なスプライン部分２３３を有することによって、カプラ２１とエンドエフェクタ１０９、１１０、１１１のうちの１つとの間で阻止され得る。

【0029】

図１０は、上で説明される発明の第２の形態を示す。図１０に例解される上で説明される外科用ツール１１と外科用ツール３１１との間の主な違いは、上で説明される出力シャフト１９の配向に対するモータ１５及びその出力シャフト３７の配向である。図示されるように、この第２の形態のモータ１５の回転軸は、出力シャフト１９の回転軸に対してほぼ直角Ａにある。好ましくは、角度Ａは、約８０°～約１２０°である。外科用ツール３１１は、オンオフスイッチ２７と、モータ１５の動作を制御するための、モータ１５に動作可能に接続されているモータ反転スイッチ３１と、を含む。モータ１５は、電源コード２３と同様に電源に接続することができる。ツールカプラ２１は、上で説明されるように出力シャフト１９と動作可能に関連付けられている。部品が構築及び動作において図１～図９に示される本発明の第１の形態と同様である場合、外科用ツール１１及び外科用ツール３１１の構成要素には、同様の番号が使用される。

【0030】

外科用ツール３１１は、２つの駆動構成要素３２１及び３２３を含む伝達装置３１７を含む。駆動構成要素３２１は、上で説明される振動駆動機構３５と同様の振動駆動機構３３５を含む。駆動構成要素３２１及び３２３は、それぞれ上で説明される駆動構成要素１２１及び１２３と構築及び動作において同様である。伝達装置３１７は、ハウジング１３内に装着されている。ハウジング１３は、シャフト１９の回転軸に対してほぼ直角Ａに位置付けられたハンドル部分３２４を含む。

【0031】

駆動構成要素３２１は、構築及び動作において駆動構成要素１２１と同様である。駆動構成要素３２１は、上で説明されるようなクランクアセンブリハブ３９を含む。シャトル４５は、例えば、図２～図５及び特に図３に示されるように、シャフト６２及び一対のアーム６７を利用して、クランクアセンブリハブ３９に動作可能に接続される。ベベルギアなどのギア１２５は、ラック４７と係合する。図１０に示されるように、ラック４７は、図１～図９に示されるラック４７の回転位置に対する角度Ａのモータ１５のシャフト３７の回転軸に対する回転軸の周りの回転位置にある。ギア１２５は、アクスル１３５上に装着されて、その振動回転をもたらし、次いでシャフト１９の振動回転をもたらす。３２５として概略的に示されるセレクタ機構は、上で説明されるように、セレクタ伝達動作モードセレクタ２９を有する。セレクタ機構３２５は、アクスル１３５に装着され、出力ギア１４３を駆動するように選択的に位置決め可能なセレクタシャトル１３３を含み、図１０には全てが示されているわけではないが、図１～図９に示されている。

【0032】

第２の駆動構成要素３２３は、図６に説明及び図示されるものなどの一連のギアを含む。出力ギア１８３は、モータ１５の出力シャフトに装着され、上で考察される一連のギアを駆動するように動作可能である。図示されるように、ギア１８３は、ベベルギアとして示され、ギア１９１は、対応するベベルギアとして示され、その結果、第２の駆動構成要素３２３内の様々なギアの回転軸は、モータ１５の回転軸に対して直角になっている。これらのギアは、ギア１９７、２０７、２０９、及び２２１などのギアを含む。ギア２２１はシャフト３３１を駆動し、シャフト３３１は、次いでセレクタ機構３２５内のギア（図示せず）を駆動し、セレクタ機構３２５は次いで、セレクタシャトル１３３が上で説明されるようにモードセレクタ２９によって移動されるときにシャフト１９を駆動する。クラッチ（図示せず）は、ギア１８３の駆動に選択的に係合するように、モータ１５の出力シャフト３７の間に関連付けることができることに留意されたい。そのようなクラッチは、電気的に動作され得、制御スイッチ３３２が提供され得る。

【0033】

したがって、ツール３１１は、ラック４７及びギア１２５を使用して振動回転様式で駆動され得るか、又は駆動構成要素３２３を使用して連続回転様式で駆動され得る。連続回転は、例えば、モータ１５の回転方向を逆転させることができるスイッチ３１の使用によって、逆転させることができる。

【0034】

図１１は、本発明の第３の形態を例解している。この外科用ツールは、概して５１１で指定され、上で説明される外科用ツールの第１及び第２の形態について示されるように、単一のモータ１５の代わりに、概して１５Ａ、１５Ｂに指定される一対のモータを利用する。本発明の第２の形態と同様に、外科用ツール５１１は、機能及び構築においてそれぞれ駆動構成要素３２１、３２３と同様の一対の駆動構成要素５２１、５２３を含む伝達装置５１７を含む。伝達装置５１７はまた、上で説明される振動駆動機構３５と同様の振動駆動機構５３５も含む。モータ１５Ａは、図１０に例解される本発明の第２の形態について上で説明されるように、ハブ３１９、シャトル４５、ラック４７、ギア１２５、及びアクスル１３５を含む駆動構成要素５２１を動作させる。モータ１５Ａは、上で説明されるように、スイッチ２７、３１によって制御され得る。図１１に示される本発明の形態は、上で説明されるようなセレクタ機構３２５を利用し、動作モードセレクタ２９を利用して、出力シャフト１９が振動様式又は連続回転様式で駆動されるかどうかを決定する。外科用ツール５１１は、ハウジング１３を含む。外科用ツール５１１はまた、出力シャフト１９及びツールカプラ２１も含む。

【0035】

本発明のこの第３の形態では、第２のモータ１５Ｂが提供され、シャフト１９の連続回転の動作をもたらすために駆動構成要素５２３と動作可能に関連付けられる。第２のモータ１５Ｂは、スイッチ２７、３１によって動作され得る。第３のスイッチ５３７は、モータ１５Ａ又は１５Ｂが動作されられるかどうかを選択するために提供され、反転スイッチ３１は、モータ１５Ｂの回転方向を決定するために利用される。モータ１５Ｂは、その出力シャフト３７を介して駆動構成要素５２３に動作可能に接続される。図６に見られるような第１の発明の実施形態に示されるものなどの一連のギアは、中間ギア５４１を介してギア１９１と噛み合うギア１８３を含む。更なる駆動は、一連の動作可能に関連付けられたギア２０７、２０９、及び５４３を介してもたらされる。第２の駆動構成要素５２３内のギアリング構成は、図６に見られ、図１１に示されていない、出力ギア２２１に動作可能に接続される、出力シャフト５４５を駆動するための所望のギアリング比をもたらすことである。上で説明される３２５として概略的に示されるセレクタ機構は、上で説明されるように、セレクタ伝達装置動作モードセレクタ２９を有する。セレクタ機構３２５は、アクスル１３５上に装着され、かつ出力ギア１４３を駆動するように選択的に位置決め可能であるセレクタシャトル１３３を含み、図１１には全て示されているわけではないが、図１～図９に示されている。出力ギア１４３は、シャフト５４５と動作可能に関連付けられて、その駆動を選択的にもたらす。

【0036】

動作中、外科用ツール５１１のユーザは、ハンドル５４７を把持し、動作モードセレクタ２９及びスイッチ５３７を使用して選択動作を介して、ユーザは、１５Ａ又は１５Ｂのどちらのモータを動作させるかを選択することによって、出力シャフト１９が振動様式で又は連続回転様式で駆動するかどうかを選択することができる。動作モードを選択した後、シャフト１９の振動駆動が使用される場合、ユーザは、単にスイッチ２７を作動させてモータ１５Ａを動作させることができる。動作モードがシャフト１９の連続回転のためのものである場合、ユーザはまた、スイッチ３１を使用して回転方向を選択する。両方の動作モードでは、動作モードセレクタ２９は、シャフト１９の振動回転又は連続回転を選択するための適切な位置に配置される。

【0037】

本明細書で言及される全ての特許及び公開物は、本発明が関連する当業者のレベルを示している。全ての特許及び公開物は、各個々の公開物が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

【0038】

本発明の特定の形態が例解されているが、本明細書に説明及び図示された特定の形態又は構成に限定されるべきではないことを理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得、本発明は、本明細書及び本明細書に含まれるいずれかの図面／図に図示及び説明されるものに限定されると見なされるべきではないことは、当業者には明らかであろう。

【0039】

当業者は、本発明が目的を遂行し、言及される最終目標及び利点、並びにそこに内在するものを取得するように十分に適合されていることを容易に理解するであろう。本明細書において説明される実施形態、方法、手順、及び手法は、現在、好ましい実施形態を代表するものであり、例示的であることを意図するものであり、範囲を限定することを意図するものではない。本発明の趣旨内に包含され、添付の特許請求の範囲によって定義されるその変更及び他の使用が、当業者には着想されるであろう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して説明されてきたが、特許請求される本発明は、そのような特定の実施形態に過度に限定されるべきではないことを理解されたい。実際、当業者に明らかである本発明を遂行するための説明されたモードの様々な修正は、以下の特許請求の範囲内にあることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】